【单细胞自动化助力药物研发】了解罗氏和辉瑞如何使用Chromium Connect优化药物开发

【字体: 时间:2021年06月16日 来源:10x Genomics

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  本文介绍了苏黎世罗氏创新中心(RICZ)和辉瑞这两家制药公司的相关经验,它们正在使用Chromium Connect自动化平台加快药物新靶点的开发。

10x Genomics的Chromium Connect是一种适用于单细胞基因表达和单细胞免疫分析的自动化平台,可将手动操作时间从八小时以上缩短至一小时以内,从而提高实验室的效率和生产力。本文介绍了苏黎世罗氏创新中心(RICZ)和辉瑞这两家制药公司的相关经验,它们正在使用Chromium Connect自动化平台加快药物新靶点的开发。

借助我们的旗舰产品Chromium Connect,用户能够进行单细胞分离和条形码添加,以高通量和大规模对单细胞进行整合分析。如今,随着Chromium Connect可开展10x Genomics的单细胞基因表达和单细胞免疫分析解决方案,用户能够实现单细胞流程的自动化,从单细胞悬液开始到可用于测序的单细胞基因表达文库,并可选择性的进行TCR/BCR文库分析。

一致性、生产力和整合的力量

无论是在学术背景下开展一次性研究,还是在核心实验室中进行高通量处理,或者是在药物发现和开发环境下同时开展多项检测,各个领域的研究人员都能体会到Chromium Connect带来的优势,包括能够产生一致的结果,最大限度提高实验室生产力,以及对经过验证的流程进行整合。

Chromium Connect仪器可助力研究人员开展单细胞研究,即使是不同实验和不同用户操作,也能生成一致高且可重复性好的单细胞基因表达结果。Chromium Connect还能消除手动移液引起的失误,将手动操作时间从八小时以上缩短至一小时以内。无论是单细胞实验的新手还是熟练玩家,都能轻松使用Chromium Connect。更重要的是,该平台为用户提供了运行1个至8个样本的灵活性,因此无需集齐一批样本进行处理。

现在,通过最新增加的5’基因表达解决方案的自动化功能,用户能够解决更棘手的免疫学问题。借助Chromium Connect来开展单细胞免疫分析,用户能够自动完成5’ 基因表达和V(D)J扩增流程,大规模地分析免疫系统的细胞异质性以及T细胞和B细胞的受体多样性。这使得Chromium Connect的支持功能扩展到自动化3’基因表达流程以外,促进研究人员以更高的生产力研究免疫系统的异质性。

制药中的自动化应用:推动药物发现和开发

单细胞方法是对传统的采用批量细胞进行分析的改进及提升,这种能够详细地读取细胞类型和状态的异质性的方法,正在彻底改变制药公司的药物发现和开发进程。然而,缺乏自动化的单细胞流程仍是制药业面临的一大障碍;他们通常需要同时开展多个实验,用户需要经历不同程度的培训,并且迫切需要开展大规模的高通量分析来加快制药进程。

药物开发的各个阶段需要具有一致性和可重复性的结果,这是临床研究取得成功的关键。对于制药公司来说,长期研究、分布在不同地理位置的研究地点,以及涉及到多个参与者的全球项目,都是实验出现可变性的潜在原因,它们可能导致结果缺乏可重复性。然而,通过单细胞基因表达流程的自动化,制药公司能够对文库制备过程进行标准化,从而消除至少一个来源的可变性。从另外一方面来看,自动化平台还能解放大量时间和资源。

罗氏

据苏黎世罗氏创新中心(RICZ)的资深科学家Emilio Yángüez博士和首席研究助理Tamara Hüsser介绍,RICZ是参与Chromium Connect自动化免疫分析流程beta测试的制药公司之一,他们计划将该平台用于其药物发现项目。

“我们会采用不同的样本制备方案来处理各种各样的样本,比如细胞悬液和不同来源的组织,然后再生成单细胞悬液进行scRNA-seq分析,这些样本来自多个项目,本意是在药物开发的所有阶段(从发现到临床研究)鉴定内部化合物的活性。”

Emilio Yángüez博士
资深科学家
苏黎世罗氏创新中心

“在未实现自动化时,我们面临巨大挑战。我们通常会开展规模相对较大的项目,并且需要比较大量的样本。样本制备往往很耗时,比如组织消化、FACS分选等,这限制了我们可以并行处理的样本数量。手动制备文库对我们目前的通量而言是一种限制,而Connect的使用可以部分解决这一问题。的确,我们在引进Chromium Connect时有清晰的目标。主要目的是通过样本处理的自动化来提高我们的通量、可重复性和工作效率。我们的想法是完全依靠Connect来进行文库制备。”

Tamara Hüsser
首席研究助理
苏黎世罗氏创新中心


辉瑞

辉瑞公司是自动化免疫分析流程的另一个beta测试参与者。我们来听听辉瑞的科学家Mark Ozeck的介绍。

“公司计划将该平台用于各种研究,包括肿瘤动物模型、人类临床样本、癌细胞系、肿瘤类器官细胞等。我们将支持科研和临床阶段的项目。在未实现自动化时,辉瑞也面临着严峻的挑战。之前的手动流程需要大量的手动操作时间,并有可能导致操作失误。Connect能提高生产力,这样在仪器制备单细胞文库的同时,实验室科学家能够执行其他任务。我们计划使用Chromium Connect来制备所有的10x Genomics单细胞RNA和VDJ文库。”

Mark Ozeck
科学家
辉瑞公司

一致性是关键

苏黎世罗氏创新中心的科学家通常尝试使用Chromium Controller来并行处理8个样本,且平均每周最多开展3次运行。实验室中有7个人,其中2个人专门负责scRNA-seq流程(制备样本时有其他同事协助)。

将Chromium Connect引入实验室之后,他们意识到一致性带来的好处。

“由于操作简便,Connect让单细胞这项技术‘得到普及’,因为经验不多的同事也能够成功处理样本用于scRNA-seq分析。”

在辉瑞,科学家平均每次运行8个样本,每周在Chromium Controller上开展1次运行。实验室有4个人,其中1个人负责scRNA-seq流程。

“它大大减少了手动操作时间,让我们的实验室科学家有精力去做其他工作,”辉瑞称。

生产力至关重要

Chromium Connect的使用让苏黎世罗氏创新中心多了一种方法来优化工作流程。“这无疑有助于提高生产力,因为我们不需要手动制备文库,”他们说。“10x Genomics的文库制备虽然简单,但也相当耗时。这项任务的自动化让我们能够提高通量,让相同数量的人员可以处理更多样本。而且,我们有更多的时间来完成新方案开发、样本处理优化和其他重要任务,从而改善我们的scRNA-seq流程。”

辉瑞的Ozeck也同意这种说法,认为它优化了工作流程。“在Connect生成单细胞文库的同时,我们能够开展其他项目,因此Connect让我们事半功倍,将生产率提高了一倍。”

整合流程实现了规模化

如今,随着Chromium Connect实现了自动化的免疫分析,制药用户能够扩大实验规模,在每个实验中获得更多数据,从而支持更多的项目和更快的完成时间。在扩大规模方面,苏黎世罗氏创新中心表示,“就我们而言,每天可处理的样本数量的主要限制在于样本制备,即组织消化、FACS分选等。Connect并没有显著改变我们的单日通量。然而,文库制备的自动化有助于增加我们每周开展的运行次数,现在我们每周可轻松处理多达32个样本,从样本解冻直到立即可运行的文库。”

尽管苏黎世罗氏创新中心希望在文库制备中只使用Chromium Connect,“但目前来说是不可能的,因为一些项目包含了样本多重分析或添加Feature条形码,这些还无法在机器人中实现。”

辉瑞的Ozeck表达了同样的关注,但认为“一旦Connect仪器增加了样本多重分析功能”,就可以扩大实验规模。与此同时,生产力的提高让辉瑞的项目能够更快地推进,这正是行业发展的关键。

“Connect让我们能够比以往更早地交付其他项目,因为我们不必一直站在实验台前,手动制备单细胞文库。”

若有意深入了解Chromium Connect如何实现单细胞基因表达和免疫分析流程的自动化,请点击此处访问产品页面

本文介绍了由辉瑞和苏黎世罗氏创新中心的科学家开展的研究和流程。文中的观点和意见不代表对10x Genomics公司或其任何产品的宣传或推广。

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